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露天煤礦污水處理工藝研究論文
摘要：
文章首先闡述露天煤礦污水處理常見問題、特點及處理相關要求，其次以哈爾烏素露天煤礦污水處理站現狀為實例，對污水處理工藝及自動控制系統進行研究，希望與污水處理專業人員一起分享經驗，共同優化自動控制系統設計效果，進一步改善露天煤礦污水處理的效果。
關鍵詞：煤礦污水；處理工藝；自動控制系統
我國水資源在時間與空間上分布體現出高度不均勻特征，煤礦水處理系統面臨諸多的問題，加強煤礦污水處理工藝的問題研究，能夠循環利用處理的污水，促進礦區經濟的可持續發展進程。但是污水處理工藝有很多種，國家對環保要求越來越高，對污水排放要求也提出高標準，以自動控制技術加強污水處理工藝管理運行，是社會發展的趨勢和要求。
一、露天煤礦污水處理的問題、特點及相關要求。
1、污水處理常見問題。
（1）系統進水無法實現雨污分離，雨季大量煤粉、泥沙進入系統，而系統前端無調節池、沉砂池等預處理工段，水質水量均有較大波動，對生化系統形成較大沖擊，嚴重影響處理效果。
（2）礦區檢修車間含油廢水經油水分離器后進入系統，此部分含油廢水油分多為乳化油，而油水分離器主要針對浮油有較好去除率，對乳化油去除效果較差，難以實現油水充分分離。
（3）煤礦食堂污水未經隔油直接排入污水處理系統，導致污水管道經常堵塞，并影響進水水質。
2、特點與處理相關要求。
從性質的角度分析，露天煤礦污水水質和一般城市污水高度相似，但和城市污水之間存在明顯差別，其特點主要在如下幾方面有所體現：水質水量變動幅度相對較大、污染物濃度相對較低、污水的可生化性相對較好以及處理難度相對較低。一般而言，在露天煤礦的規模不同情況下，其在出水要求方面上也體現出較大差異，這就對煤礦處理廠污水的處理工藝提出一定標準，要求他們以國家環保部門相關規范要求為憑據，去明確水質處理處理效果，進而使出水質量得到根本保障。
二、哈爾露天煤礦污水處理工藝。
哈爾烏素露天煤礦污水處理站于2008年11月建成投運，2012年進行改造，采用納米生化反應工藝，由于多方面原因，污水處理系統不能長期穩定達標排放，2017年進行進一步改造，采用MBR污水處理工藝。現結合實際的污水處理情況，簡析該污水處理站的污水處理工藝。
1、工藝單元設計。
污水處理工藝流程分污水處理系統、污泥處理系統及加藥系統。
（1）污水處理系統污水處理系統根據工藝過程主要包括預處理單元，生化處理單元，深度處理單元。
（2）污泥處理系統污泥處理主要對整個污水處理過程中產生的污泥進行濃縮脫水，對污泥進行處理：污泥→污泥濃縮池→廂式壓濾脫水機→泥餅外運處置。
（3）加藥系統系統有兩套加藥裝置，分別為PAC、PAM，兩種藥劑投加點為兩座初沉池。各種藥劑投配系統通過儲存罐、溶配單元、計量泵及相應管線，定量輸送至各投藥點，滿足裝置內污水處理工藝穩定運行的需要，混凝劑和絮凝劑等藥劑定期購置，儲存備用，藥劑溶配單元所需潔凈水由進入污水處理界區的給水管線供給。
2、主要工藝分析。
（1）曝氣沉砂在具體的工藝流程中，它主要的功能是實現對粒徑0。2mm以上且密度＞2.65t/m3的砂粒，從而達到保護的管道、閥門的目的，最大限度降低的磨損和阻塞的問題。是在重力的至此下，控制進水流速，使得無機顆粒可以下沉，有機懸浮顆粒可以順利進入到下一工序內。曝氣的作用下，使得砂粒中的污染物得到順利排出，再配合離心作用等，綜合實現曝氣脫臭的效果。
（2）砂水分離器砂水分離器主要作用是將砂水混合液中的砂水分離，分離出來的砂進行外運處理，分離出來的水回流到調節池。
（3）MBR水處理在污水處理、水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器（MembraneBio—Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。
（4）氣浮工藝該工藝主要是用于分離水和懸浮物的方法，主要選擇的設備包括空壓機、攪拌機、刮渣機、溶氣罐等。氣浮設備的主要作用是分經過沉砂處理后水中含有的難于沉淀的懸浮物及水中的浮油和乳化油。綜合上述幾點工藝，可為露天煤礦污水處理提供幫助，滿足污水的處理需求，全面降低煤礦生產污水的影響，保障煤礦開采活動的環保性，進而綜合提升煤礦企業的持續健康發展。
三、污水處理自動控制系統。
隨著科學技術的不斷發展，自動化技術在污水處理系統的應用，會使污水處理效率更高，可靠性更強，水質更穩定。結合現有污水處理技術，對具體自動控制系統改造方向進行研究。
1、自動控制系統的構成。
污水處理站自動控制系統構成主要有動力配電部分、PLC控制部分以及電纜是其主要設施。動力配電部分是所有工藝設備以及自動控制系統供應動力電源，并運行由控制系統傳導的相關指令，控制工藝設備的啟動與停運；PLC控制部分由PLC模塊、控制系統電源、各種在線檢測儀表或傳感器以及工業控制計算機等構成，成為污水處理站自動控制系統的重心。
2、自動控制系統所需設備。
在對煤礦污水處理系統設計時，在選擇設備類型過程這能夠一定要結合設備性能、設備造價，同時也要結合污水處理站環境潮濕度，在符合環境發展需求的基礎上，選擇性價比相對較高的產品。
（1）動力配電柜：用電為二級負荷，低壓側采用放射式配電方式。
（2）電纜：動力電纜選擇了YJV—0.6/1KV，控制電纜選擇了KVV—0.45/0.75KV。
（3）接地系統：采用TN—C—S系統，至配電柜的電源線采用5芯電纜，中性線N與保護線PE是分開的，接地電阻不大于4Ω。
3、設備自動控制設計。
（1）設備的控制方式。
①現場手動模式：
設備的現場控制箱或控制柜上的“手動/自動”開關選擇“手動”方式時，通過現場控制箱或控制柜上的按鈕實現對設備的啟/停、開/關操作。
②自動模式：
現場控制箱或控制柜上的“手動/自動”開關選擇“自動”方式，設備的運行完全由現場控制站根據污水處理站的工況及生產要求來完成對設備的運行或開/關控制。
（2）主要工藝控制。
①細格柵：一般情況下細格柵的運行受格柵前水位調控，在高水位下運轉，低水位下停運。
②一級提升泵。一級提升泵的運行采用水位控制，控制柜根據調節池水位，自動控制水泵的運行臺數，高水位運行，低水位停止，并根據每臺水泵的運行時間自動輪換參與運行，使每臺水泵的運行時間均等，另外，調節池內設置超高液位報警器，報警時間持續10秒鐘之后，可實現兩臺泵同時啟動。該系統還設有干運轉保護，來延長水泵使用壽命。
③污泥濃縮池。污泥濃縮池上清液回流采用電動閥控制，通過液位控制器液位高低控制電動閥的開閉。采用現場手動控制和PLC控制兩種方式。
④調節池攪拌機。該設備應用自動控制，同時在現場安裝手動控制按鈕，集控室能實時呈現攪拌機運轉狀態。
⑤二級提升泵。二級提升泵的運行采用水位控制，控制柜根據中間水池水位，自動控制水泵的運行臺數，高水位運行，低水位停止，并根據每臺水泵的運行時間自動輪換參與運行，使每臺水泵的運行時間均等，另外，中間池內設置超高液位報警器。
⑥加藥系統加藥泵對藥劑的投加量進行準確的計量，加藥系統攪拌裝置可定時或人工調正開啟時間及運行方式，由PLC控制站控制、管理。
四、結束語。
現代煤礦污水處理站系統用自動控制系統設計方式，構建了穩定性好、系統自動運行的格局，智能化產生班、日、月、年報表、圖表以及各種參數、控制曲線，且能打印輸出，大幅度降低了人員的作業量，提升了生產效率。因為該系統在設計期間結合了煤礦廠污水處理相關數據以及設備設施運行參數，有效規避了設備無效空轉現象，節省了大量能源，降低了運行成本，并實現了對污水的深度凈化處理，降低毒害物質排放量甚至是“零排放”，經處理的水可循環利用，大大節約了成本，對生態環境保護與可持續發展有很大現實意義。不久的將來，隨著自動化技術發展，無人值守的污水處理站會成為現實。
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